地层测试管柱力学分析

地层测试是油气田勘探和开发的重要过程。在地层测试过程中,测试管柱在多种载荷作用下,形成复杂的应力和应变,有时会引起管柱的屈服破坏、断脱破坏或发生永久性的螺旋屈曲,造成较大的经济损失。根据地层测试作业过程,考虑井眼轨道、测试管柱的组成、井内流体的性能、管柱内外压强、管柱与井壁的摩擦系数、地温梯度、空气温度、油管温度、测试阀的类型、封隔器的类型、封隔器的活塞效应、管柱螺旋失稳效应等参数,建立了测试管柱在整个作业阶段的力学分析数学模型,并用差分法求解,给出沿整个管柱的拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性、伸长等参数。用Visual Basic2008编制了计算软件,并进行了现场应用。

水平井不动管柱换层段开采工艺技术

水平井不动井口、管柱找水、试油、生产工艺技术,大大减少了作业次数,节约了生产成本。该工艺管柱主要由双缸液压锚定封隔器、双缸液压无锚定封隔器、液压丢手工具、换层开关、扶正器等工具组成。经室内试验和现场试验应用证明,该工艺管柱技术先进,换层可靠,经济效益和社会效益明显。

压裂后快速返排工艺技术的研究

针对当前压裂酸化后转抽时间长,酸液或压裂液不能及时排出,对地层造成2次污染,影响油井产能的问题,研究开发了压裂后快速返排工艺技术。该技术是采用油井正常的采油方式(采用联作抽油泵和连续抽汲装置),实现一趟管柱完成酸化、压裂、抽汲及连续排液等工序,达到压裂后及时快速排液,减轻其对油层的2次污染,提高酸压增产效果。现场应用表明,该工艺实现了压裂后不动管柱排液求产,大大缩短了排液周期,减轻了工人的劳动强度,提高了试油效果,降低了生产成本。

贝克完井管柱试采工艺应用

针对南堡海上油田的特殊试油需求,采用贝克完井工艺。对该工艺的工艺性能及技术规范进行论证,取得南堡油田浅层构造带详细的地质资料。该工艺是油气井在经过常规地层测试后,自喷或非自喷井转入生产,采用专有的技术、设备实现油田持续、高效采油,具有成功率高,可靠性强,一次施工长期受益的特点。

试油与措施一体化工艺技术

介绍了利用试油管柱直接进行酸化(酸压)或压裂等措施,并能即时排液的试油与措施一体化工艺技术,总结分析了现场应用效果,指出了其工艺技术的优越性,提出了推广应用建议。

深水测试管柱与隔水管的横向承载特性

在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理论支撑,针对我国南海测试使用“管中管”体系结构及作业水深超过900 m的特点,建立了海水段测试管柱的井筒温度场、压力场及轴向力计算模型;考虑内外流体与管柱相互作用,建立了隔水管和测试管柱横向动态受力模型;基于数值求解方法,进行了不同顶张力、悬挂力、海流流速及平台漂移下的“管中管”结构体系横向承载特性分析。研究结果表明:①增大顶张力、悬挂力均能减小管柱体系的横向最大承载参数,同等幅度下的顶张力对管柱横向承载参数的影响更明显;②随着海流流速的增加,管柱体系的最大横向位移、转角、弯矩增大明显;③随着平台漂移量的增加,管柱体系的最大转角和弯矩先减小后增大,即顺着海流方向使平台产生适当的漂移有助于减小管柱体系横向的最大承载参数。结论认为,该研究成果可对海上测试作业的安全控制提供理论支撑。

基于虚拟现实技术的油气测试管柱装配研究

提出了基于虚拟现实技术的测试管柱装配应用路线,建立了从测试管柱三维建模到虚拟操作平台研发的设计思路,探讨了在Virtools开发环境中如何实现测试管柱可视化虚拟装配、测试过程动态展示平台。为油气测试管柱方案的设计和决策提供了有效的辅助作用,同时也为测试管柱装配的培训过程提供了1套具有三维可视化、人机交互等特色的虚拟操作平台。

油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用

在油气井测试过程中,特别是高温高压气井、超深井、水平井的测试,测试管柱在轴向力、管内外压力、弯矩、扭矩及温度等因素的作用下,会形成复杂的应力和应变,有时会造成管柱断脱和屈服破坏。为此,开发了油气测试管柱力学分析与优化设计软件。该软件考虑井眼轨道、测试管柱结构、测试阀类型、井内外流体性能、管柱内外压力、管柱与井壁间的摩擦因数、管柱温度及地层温度,可计算出油气测试过程不同作业阶段管柱的受力状态,包含管柱的轴向拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性状态及伸长等参数,可以对多级管柱组合的各级长度进行优化。现场应用结果显示,软件的计算精度满足工程作业需要。

国内外分层连续试油技术方案研究

针对一井多层试油时合层试油与上返试油中存在的问题,分析了提高分层试油比例的必要性。阐述了一次管柱多层射孔-测试联作技术;电子智能阀分层测试技术;井下一次起下作业-无线传输-多层测试系统;一井多层测试-注入-生产系统;不动管柱多层压裂及排液一体化管柱;碳酸盐岩分层测试-酸压-完井-体化管柱等国内外分层连续试油技术的工艺原理及优缺点,得出了应加快推广先进适用的分层连续试油技术、探索试油提速提效的技术。

深井试油试气测试工艺技术研究与应用

针对深井井深、温度高、压力高等特点,研究出了满足高温高压深井试油测试新工艺新技术。2003年3月至2009年12月,在深井、高温井、高压井及压力异常井试油、测试112口132层次,成功率100%。

防止套管损坏的悬挂式注汽采油一体化管柱

油井经过长期的注汽吞吐 ,套管均发生不同程度的损坏。鉴于此 ,研制了防止套管损坏的热采工艺管柱———悬挂式注汽采油一体化管柱 ,它由特种悬挂注汽热采封隔器、井下补偿装置、对接装置和插入密封装置组成。该工艺管柱与井下防砂管柱及注汽管柱配合 ,可成功防止地层出砂 ,提高油井注汽质量 ,有效保护油层套管 ,延长套管使用寿命。悬挂式注汽采油一体化管柱在勘探试油井做了 3井次试验 ,各项技术指标均达到设计要求 ;在稠油井试验 10井次 ,成功率 10 0 % ,其主要部件特种悬挂注汽封隔器使用 30只 ,施工成功率 97%。

高凝油井试油电加热技术的研究和应用

江苏油田在高凝油井试油过程中,针对油品物性差无法取得合格的产能和液性资料,提出了测试管柱电加热技术,并辅助深抽工艺,落实高凝油井合格的产能和液性。对电加热工艺的结构原理和特点进行了介绍,通过在庄13-1井、堡4井、邵深1井的现场试用,证实了该工艺的可行性。

全金属螺杆泵蒸汽吞吐注采一体化试油技术

试油排液是获得油田开发地层产能数据及参数的常用方法,而对于注蒸汽热采开发稠油井的试油排液,采用常规排液方法存在机抽排液进泵难、水力泵排液热损失大、橡胶定子螺杆泵无法用于高温井举升问题。文章提出了以全金属螺杆泵为核心的注蒸汽、热采一体化高温排液试油技术,设计了一体化排液管柱及热采配套工具,测试分析了不同介质黏度、转速条件下全金属螺杆泵工作性能。通过2口井现场应用表明,全金属螺杆泵最长生产周期达到18个月继续有效,泵效保持在50%以上,工作温度达到380℃,为稠油热采井高温举升、试油排液提供了新技术。

变排量压裂抽汲联作抽油泵的研制与应用

针对试油工艺技术在试油排液尤其是低渗探井试油酸化压裂后试油排液方面的不足,研制了变排量压裂抽汲联作抽油泵.该泵能在不动酸化压裂管柱条件下,通过上提下放抽油杆带动井下变排量压裂抽汲联作抽油泵,实现大泵快速排液、小泵抽汲求产,落实油井产能的目的.8井次的现场应用结果表明,排液系数提高到原来的2～3倍,平均泵效增加11.6％,大幅缩短了排液时间,提高了生产效率.

一趟管柱压裂两层试油新工艺

一趟管柱压裂两层是在不动管柱的前提下,利用一趟管柱进行两层压裂,并实现压后试油排液求产,同时通过管柱结构和井下工具的合理设计,实现井下压力监测与压后井温测试,完成压裂、排液、求产、测压、测井温等一整套试油工艺技术.现场应用31口井,成功率为100%.结果表明,该工艺技术可减少压裂液对储层的浸泡时间,降低储层的损害程度;节约下管柱作业费用,改善作业环境,实现绿色施工,具有广泛的推广应用前景.

海上油田复杂气井深井测试管柱的应用与研究

随着石油勘探领域的不断扩大,海上油田的勘探方向也在逐渐的发生着变化,深部油气藏、高温高压油气藏、含硫油气藏及凝析油气藏等复杂油气藏的相继发现,高温高压井及其它复杂井的测试技术便开始受到重视。创新的二合一组合工艺具有分段试压、自动灌浆、顶替诱喷液垫、随时调整井筒测试液性能及关井功能,并能对裸眼储层进行有效的保护,使整个作业管柱实现了一专多用,完全取代了传统的通过LPR-N测试阀、TST阀和OMIN阀来实现的作业方式,提高了作业的操作可靠性。

坐落管柱控制系统发展现状及国产化研究难点

坐落管柱是深水油气测试关键装备,遭遇特殊海况和紧急工况时可通过控制坐落管柱来实现油气封堵和测试管柱解脱,保障浮动平台安全撤离。随着海洋油气开发逐渐转向深水、超深水,坐落管柱控制系统已经历了直接液压控制、先导液压控制和电液控制等3个发展阶段,然而中国对坐落管柱控制系统的研究还处于起步阶段。详细介绍了坐落管柱控制系统组成、发展历程以及国内外研究现状,总结了坐落管柱3种控制系统的技术特征,包括响应时间、成本等;进一步通过对比现有国外产品,分析了坐落管柱控制系统整体发展趋势;最后结合中国实际情况,指出了坐落管柱控制系统国产化研究重点、难点。本文研究成果可为坐落管柱控制系统国产化提供参考。

基于单片机的油井封隔器管柱载荷测试仪

为证明油井封隔器管柱力学理论的正确性并测试油井管柱封隔器的轴向载荷、径向载荷及扭矩等参数,设计了基于应变检测技术的存储式油井封隔器管柱载荷测试仪。介绍了系统中各模块的基本原理和整体工作流程。测试仪由井下数据采集系统和地面上位机软件两大部分组成。机械测试短接测井后起出,通过地面数据回放分析系统即可得到油井管柱封隔器承受载荷的数据。完成方案设计后,在实验室加工了测试样机并进行了室内测试,系统整体达到了预期指标,验证了方案的可行性。

试油测试射孔管柱的间隙元分析

建立了管柱接触非线性问题的间隙元法。用此方法对试油测试射孔管柱的受力状态进行了分析 ,并通过现场应用实例证明了此方法的可靠性和准确性。根据此方法开发的应用软件可为井下管柱的结构设计提供理论依据。

分层测试和分层采油联作技术

为优选分层开采层位,达到增油控水、节能降耗的目的。通过分析国内的分层采油工艺,厘清实施分层采油各油层的压力、产液量资料,存在距离施工时间较长或没有录取过此类资料的情况,造成分层采油工艺的选择存在盲目性。发明了分层测试和分层采油联作工艺技术,利用封隔器、电动可调式开关将施工油井中层间压力差异大、层间干扰矛盾突出的油层分开测试压力、产液量,然后进行分层采油。20余口油井应用,一次成功率100%,单井产油量平均增加2.8 t,单井产水量平均降低6.2 m^(3),百米吨液耗电平均降低0.106 kWh。